2000~2020年京津冀BVOCs排放量估算及时空分布特征

为研究京津冀地区天然源挥发性有机化合物(BVOCs)近20a排放量及时空分布特征,本文基于卫星遥感解译获得的2000年、2005年、2010年、2015年、2020年共5期中国土地利用数据,计算获得了京津冀地区各市县BVOCs排放量及排放组成,同时对京津冀地区近20a的BVOCs排放的时空分布进行了特征分析.结果表明,近20a京津冀地区BVOCs平均排放总量为76.40万t/a,其中河北省、北京市、天津市的平均排放总量分别为59.11万t/a,15.29万t/a,2.00万t/a;按照排放组成分析,ISOP平均排放总量为16.80万t/a,占总排放量的21.99%,TMT平均排放总量为29.62万t/a,占总排放量的38.77%,OVOCs平均排放总量为29.97万t/a,占总排放量的39.23%.根据排放时间特征分析,京津冀地区冬季BVOCs排放量最低、夏季BVOCs排放量最高.BVOCs排放的空间分布与土地利用类型和植被分布密切相关,不同土地利用类型的BVOCs排放贡献具有显著差异,近20a京津冀地区林地、耕地、草地的BVOCs平均排放量分别为60.33万t/a,12.78万t/a,2.31万t/a,分别占总排放量的78.90%,16.79%,3.04%.京津冀地区BVOCs空间排放分布差异比较明显,北部、东北部的整体排放量明显高于南部、东南部.本研究可为BVOCs的计算提供研究思路,同时可为京津冀地区空气污染治理提供有关基础数据.     

长江三角洲2014年天然源BVOCs排放、组成及时空分布

基于遥感解译植被,结合WRF气象场模拟,利用MEGAN模型估算了2014年长三角地区天然源VOCs（BVOCs）排放清单,分析其化学组成及时空分布特征.结果表明,2014年长三角江浙沪皖三省一市BVOCs排放总量为188.6万t,其中异戊二烯70.42万t（37.3%）,单萜烯30.3万t（16.1%）,其他VOCs为87.88万t（46.6%）.BVOCs季节变化十分显著,夏季最高,冬季最低;夏季排放占年排放量的60.9%（108.8万t）,冬季仅占3.2%（5.7万t）.受植被覆盖影响,BVOCs排放存在空间分布差异,南高北低,浙江、安徽、江苏和上海市的BVOCs排放量依次为84.2万t（44.6%）、76万t（40.3%）、27.2万t（14.4%）和1.2万t（0.7%）,这主要与植被类型分布有关.     

长三角地区VOCs排放特征及其对大气O3和SOA的潜在影响

以长三角地区(包括江苏省、安徽省、浙江省与上海市)为研究对象,对比分析了挥发性有机物(VOCs)人为源(AVOCs)和自然源(BVOCs)的排放总量、物种组成及其时空变化特征,评估了不同来源和种类的VOCs对臭氧(O₃)和二次有机气溶胶(SOA)的生成潜势(OFP和SOAFP).结果表明,长三角地区2017年VOCs的排放总量为618.1万t, AVOCs和BVOCs分别为385.6万t和232.5万t.该地区VOCs的主要物种为烷烃、芳香烃、异戊二烯、甲醇和萜烯,其占比分别为27.6%、20.2%、15.4%、8.7%和6.1%.时间变化上,AVOCs排放的季节变化较小,BVOCs的排放主要集中在5～9月,其中,7、8月的BVOCs排放量占全年排放总量的40.3%,显著高于同时段的AVOCs排放量.长三角地区VOCs的主要物种在5～9月为烯烃,其余月份则为烷烃和芳香烃.空间分布上,AVOCs排放高值区主要集中在上海、江苏中南部、浙江省北部、安徽省中部等经济较发达的地区;BVOCs排放高值区主要分布在浙江以及安徽南部等森林覆盖率较高的地区.长三角地区全年AVOCs...     

基于遥感资料的中国东部地区植被VOCs排放强度研究

本研究充分基于遥感资料获取中国东部地区叶面积指数和叶生物量的最新信息,并广泛调研了植被VOCs排放因子的最新研究进展,以2008—2010年的植被和气象的平均状态为背景,基于MEGAN排放模型,研究了中国东部地区植被VOCs(BVOCs)排放的时空分布特征.结果表明,我国东部地区BVOCs年排放总量为11.3×106t(以C计,下同),其中异戊二烯(ISOP)、单萜烯(MON)和其它VOC(OVOC)质量分数(下同),分别为44.9%、31.5%、23.6%.BVOCs排放呈现明显的季节变化特征,春、夏、秋、冬4个季节分别占全年的11.2%、71.8%、14.1%和3.0%.空间分布上,排放高值区主要分布于大小兴安岭、长白山脉、秦岭大巴山脉、东南丘陵、海南等植被茂密的区域,年均排放强度一般在1500～6000kg·km-·2a-1之间,福建、广东、江西、浙江、湖南、湖北等省份BVOCs的排放总量与平均排放强度均较高.本研究所得到的高时空分辨率的BVOCs排放清单,可以为区域环境与气候的数值模拟研究提供基础.     

珠江三角洲天然源VOCs排放量估算及时空分布特征

利用实际观测的气象数据和基于遥感图像解译的土地利用现状和植被资料,运用GloBEIS模型,对珠江三角洲2006年度天然源VOCs排放总量进行了估算.结果表明,该区天然源VOCs的年度排放总量达29.6万t,其中异戊二烯7.30万t,占24.7%,单萜10.2万t,占34.4%.其排放量具有夏季高冬季低的典型特征,夏季占全年排放量的40.5%,冬季占11.1%.其空间特征与土地利用和植被分布密切相关,天然源VOCs排放主要集中在城镇化程度较低和林区较密集的区域.此外,对天然源VOCs排放估算过程中可能的不确定性来源进行了讨论.     

湖南省天然源挥发性有机物排放时空特征研究

基于MEGANv3.1模型,结合WRF3.4.1气象数据、MODIS数据提取的叶面积指数、J4置信度下不同植被排放因子、生态功能类型数据及植被生长因子数据,估算了湖南省范围内2018年植被挥发性有机物（Biogenic Volatile Organic Compounds,BVOCs）排放情况.结果显示,湖南省BVOCs排放总量约为259.15万t,其中,异戊二烯排放占40.35%,单萜烯排放占23.09%,半萜烯排放占2.31%,甲醇排放占8.81%,其他VOC排放占25.45%.空间分布上,湖南省BVOCs排放集中区域与森林密集区域基本重合,主要分布在常德南部、益阳西部、湘西州西南部和怀化市全境及岳阳东部、长沙东部、株洲北部与湘潭交界处,以及株洲南部与郴州北部交界处.BVOCs的排放不仅与植被分布有关,也具有明显的季节性.夏季BVOCs排放最多,占全年的64.23%;冬季BVOCs排放最少,占1.01%;春季与秋季排放分别占18.69%和16.07%.本研究首次聚焦湖南省,在高时空分辨率尺度下分析了该区域BVOCs排放的时间和空间分布特征,可为后续的大气环境研究与精细化管理工作提供依据.     

中国生物源挥发性有机物(BVOCs)时空排放特征研究

生物源挥发性有机物(BVOCs)对O_3和二次有机气溶胶(SOA)生成具有重要的影响.本研究基于MODIS卫星遥感数据和WRF模拟的气象结果,运用MEGAN3.0模型对中国2005—2016年BVOCs排放量进行估算,分析了BVOCs及其亚类化学物种的时空分布特征.同时,对人为源挥发性有机物(AVOCs)排放量、总挥发性有机物(TVOCs)排放量和OMI卫星反演获取的甲醛柱浓度之间的关系进行了初步探讨.结果表明:2005—2016年中国BVOCs年均排放量约为10 Tg,其中,异戊二烯约为6.13 Tg,甲醇约为1.47 Tg,单萜烯约为1.03 Tg,其余生物源挥发性有机物(OBVOCs)约为2.84 Tg;近10年我国BVOCs排放量略呈下降趋势,AVOCs呈明显的波动上升趋势,而TVOCs则呈现逐年增加趋势;BVOCs存在明显的季节性变化,呈现夏季高、冬季低的规律,夏、冬两季排放量各占全年排放量的51.50%和3.40%;BVOCs排放量高值分布于中国东南植被密集区域,主要分布于广西(0.87 Tg)、云南(0.84 Tg)和湖南(0.81 Tg);不同土地覆盖类型的BVOCs排放贡献具有显著差异,其中,森林(43.93%)最大,灌木(31.62%)和农田(15.13%)次之,草地(9.31%)最小.本研究所获取的中国近10年BVOCs的时空分布特征可为后续定量评估BVOCs对O_3和SOA生成的贡献提供基础支撑.     

京津冀天然源挥发性有机物排放研究

为探明2017年京津冀地区天然源挥发性有机物(BVOCs)的空间分布,将研究区划分成3 km分辨率的格网,并通过WRF模型提供气象驱动数据,MODIS影像提供植被功能类型和叶面积指数,最终利用MEGAN模型进行模拟研究.结果表明,该模型将BVOCs分成147个细类,其中主要有异戊二烯、单萜烯41类、半萜烯32类、其他VOC73类.2017年京津冀地区BVOCs排放总量为426.26×10~3 t,四大类别的排放比例依次为29.38%、12.32%、6.24%、52.05%.单萜烯中排放较高的类别是α-蒎烯、β-蒎烯、t-β-罗勒烯,而半萜烯中排放较高的是α-法呢烯和β-石竹烯.整个研究区域内BVOCs排放较高的区域位于北部森林与灌丛分布密集的燕山山脉和西南的太行山山脉,其中主要的城市有承德、北京、张家口、保定、石家庄等.排放量较低的地区为廊坊、衡水、天津等地.本研究通过模型模拟得到了京津冀地区2017年高时空分辨率BVOCs排放清单,同时可为以后的大气环境研究提供基础数据.     

京津冀地区高空间分辨率土壤扬尘清单构建及动态化方法

土壤扬尘是我国北方地区广泛存在的颗粒物污染来源,由于其分布广、数量大,活动水平获取困难,难以系统构建区域层面的高时空分辨率排放清单,不利于土壤扬尘源的影响评估与管控策略的制定.以2017年为基准年,通过对Landsat 8卫星的30 m分辨率遥感影像解译获取高空间分辨率的土壤扬尘源活动水平,结合空间差异化的土壤质地与气象资料,构建了京津冀地区2017年各季节高空间分辨率土壤扬尘排放清单,结合气象参数,将各季节清单结果合理分配至逐月,并与环境受体观测数据印证了结果的可靠性.结果表明:①京津冀地区土壤扬尘排放源面积比例呈冬季>春季>秋季>夏季的特征,分别为65%、59%、57%与33%.就全年平均而言,张家口市和承德市较高,分别为64%与58%;北京市和天津市较低,分别为42%与43%;其余城市差异不显著.②京津冀地区2017年土壤扬尘排放PM_2.5、PM₁₀和TSP分别为6.5×104、31.0×104和103.4×104 t.③季节尺度上,土壤扬尘排放量呈春季>冬季>秋季>夏季的特征;城市尺度上,邢台市、邯郸市、张家口市及承德市的全年排放较高,廊坊市和秦皇岛市全年排放较低.全年单位面积排放较高值出现在张家口市以及邯郸市和邢台市的西部地区.研究显示,京津冀土壤扬尘排放具有较大时空分布差异,逐月分配清单可为扬尘重点管控月份提供数据支撑,土壤扬尘清单较高的空间分辨率也为城市重点区域差异化管理提供基础.      

陕西省天然源挥发性有机物排放清单及时空分布特征研究

基于Guenther提出的天然源性有机化合物(BVOCs)公式计算模型,利用高精度土地利用遥感资料,模拟估算了2000—2020年陕西省107个区县BVOCs的排放量、排放组成及时空分布规律.测算结果显示,陕西省近20年来BVOCs排放量呈上升趋势,总排放量从101.17×10⁴ t·a^-1上升至111.43×10⁴ t·a^-1.近20年陕西省年平均BVOCs排放量为106.01×10⁴ t·a^-1,其中,异戊二烯排放量为31.65×10⁴ t·a^-1,占比为29.86%;单萜烯排放量为35.61×10⁴ t·a^-1,占比为33.60%;其他VOCs排放量为38.75×10⁴ t·a^-1,占比为36.54%.BVOCs排放总量存在季节性变化,呈夏季高、冬季低的规律,夏、冬两季排放量分别为69.0×10⁴、...     

京津冀燃煤锅炉大气污染物精细化排放清单

基于环境统计数据,采用排放因子法建立2020年京津冀地区燃煤工业锅炉县级大气污染物排放清单.结果表明,2020年京津冀地区燃煤工业锅炉常规大气污染物SO₂、NO_x、颗粒物(PM)、PM₁₀、PM_2.5排放量分别为6351,7399,2952,825,399t.,其中PM₁₀和PM_2.5分别占PM排放总量的27.9%和13.5%.重金属Hg、Pb、Cd、Cr、As的排放量分别为197.9,1391.3,32.0,1214.2,362.4kg.65t/h及以上燃煤工业锅炉为主要的排放贡献源,各类污染物的排放量占京津冀地区工业锅炉各类污染物排放总量的比重为51.1%~81.2%,是污染控制及监管的重点.河北省承德市、唐山市、张家口市为污染物排放量最大的3个城市,3个城市各类污染物排放量占京津冀地区工业锅炉各类污染物排放总量的14.6%~71.9%.污染物排放强度大的区域主要集中在天津市、河北省廊坊市、唐山市的一些区县.     

京津冀地区钢铁行业高时空分辨率排放清单方法研究

针对目前京津冀地区钢铁行业大气污染物排放量基数不清,排放清单缺失的现状,以钢铁行业调研、企业在线监测、污染源调查等数据为基础,综合考虑钢铁行业具体工艺设备、环保措施、产能等信息,按照自下而上的方法建立了一套高时空分辨率排放清单.经计算,2012年京津冀地区钢铁企业排放SO2为47.16万t,NOx为37.22万t,烟粉尘为34.15万t,其中烧结和高炉工艺为京津冀钢铁行业污染物的主要来源;从空间分布来看,唐山、邯郸两地区集中了整个京津冀地区一半以上的钢铁企业,其污染物排放量占到了整个区域钢铁企业排放总量的一半以上.     

四川省天然源VOCs排放量的估算和时空分布

利用遥感影像解译的土地利用现状和植被资料,对四川省天然源VOCs的排放情况和时空分布进行研究,建立了四川省天然源VOCs的排放清单.2012年四川省天然源VOCs的排放量为1413.74kt.其中异戊二烯占29.4%,为415.53kt,单萜烯占30.2%,为427kt,其他VOCs占40.4%,为571.215kt.排放量具有夏季高冬季低的典型特征,夏季占全年排放量的44%,冬季占9%.天然源VOCs的排放主要集中在林地密集和日照时间长的达州、巴中、广元、绵阳、乐山、眉山、攀枝花等地.研究表明,四川省天然源臭氧潜势为6134kt, 二次气溶胶的生成潜势为136kt.这说明其对环境空气质量的影响不容忽视.     

京津冀“以电代煤”替代大气污染物排放清单

本研究建立了基于人工神经网络的民用散煤燃用量估算模型,得到了京津冀地区“以电代煤”替代民用散煤大气污染物排放清单.结果表明：截止到2018年,京津冀地区“以电代煤”替代散煤用户约259万户,每年可减少散煤燃烧约706.6万t,减少PM_2.5、NO_x、SO₂的排放量分别约为2.81,0.76,2.17万t.其中,北京市和天津市实施效果较为明显,占京津冀地区“以电代煤”散煤替代总量的62.01%和22.82%.基于调研数据得到京津冀各市燃煤量月分布系数,1月份分布系数最大,燃煤量占比为27%~40%.     

经济快速发展区六氯丁二烯的来源与分布特征

为解析长三角、京津冀和珠三角地区六氯丁二烯（HCBD）来源及分布特征,基于三大区域氯代烃生产水平及废水排放情况对三大区域HCBD排放来源及其在水体和土壤中的分布情况开展研究.结果表明,三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE）生产副产物以及污水处理厂污水污泥排放成为三大区域HCBD主要来源.2018年三大区域中来自TCE和PCE生产副产物的HCBD总排放量为498.46 t,其中来自TCE生产副产物的占比为66.9%.三大区域工业及生活污水处理厂HCBD排放量分别为628.9 kg和254.6 kg.长三角地区氯代烃生产及污水处理厂HCBD排放量显著较高,分别为497.8 t和648 kg,而京津冀地区两类源排放量为0.37 t和125 kg,珠三角地区为0.29 t和110.3 kg.长三角、京津冀和珠三角地区自然水体中HCBD平均质量浓度分别为0.35、0.25和0.64 μg·L^-1,饮用水中HCBD平均质量浓度为0.16、0.09和0.04 μg·L^-1.城市饮用水中HCBD的整体水平较低.工业土壤中HCBD含量显著高于农田土壤,含量分别为9.3~24.6 ng·g^-1和0.13~2.67 ng·g^-1.与水体中HCBD污染情况相同,长三角地区土壤中HCBD污染最为严重,这与长三角地区HCBD排放量显著高于京津冀和珠三角地区相关,亟需引起重视.     

京津冀植被类型对典型城市夏季O3和PM2.5贡献

以京津冀地区BVOCs排放清单为基础,采用WRF-CMAQ模型模拟与情景分析相结合的方式研究了2018年7月京津冀地区BVOCs排放对O₃和PM_2.5浓度贡献,解析了北京、邯郸、承德、保定等典型城市不同植被类型BVOCs排放对O₃和SOA浓度的影响水平,并应用O₃和SOA生成潜势核算结果对模拟结果进行验证.结果显示,BVOCs排放对北京、邯郸、承德、保定O₃生成贡献率分别为30.19%、24.77%、35.56%、26.73%,对SOA生成贡献率为2.55%、3.32%、4.17%、3.59%;北京、承德的乔木与果园BVOCs排放对O₃和SOA浓度贡献最大,邯郸、保定的草地与庄稼BVOCs排放对O₃和SOA浓度贡献最大;数值模拟结果与O₃、SOA生成潜势表征的潜在影响基本符合.     

京津冀机场群飞机LTO大气污染物排放清单

基于国际民航组织(ICAO)标准排放模型,调查搜集京津冀机场群9个机场实际航班情况,充分考虑了大气混合层高度的影响,采用EPA方法修正运行时间,精确估算了2018～2019航季年(364 d)京津冀机场群飞机起飞着陆循环(LTO)大气污染物排放清单.结果表明, 2018～2019航季年京津冀机场群飞机LTO循环NO_x、 CO、 SO_2、 HC和PM排放总量分别为10 720.5、 3 972.2、 407.8、 508.0和53.7 t.其中,冬春航季排放量分别为4 290.2、 1 646.7、 168.3、 220.1和22.4 t;夏秋航季排放量分别为6 430.3、 2 325.5、 239.5、 287.9和31.3 t.从空间分布来看,北京首都机场是该机场群大气污染物排放量最多的机场.从时间分布来看,07:00～08:00处于排放量最高峰, 12:00～20:00处于中等偏高排放水平, 21:00之后排放量相对较低.飞机在LTO循环中NO_x和CO排放量较多,PM排放量最少.各污染物不同工作模式下的排放情况差异明显.在该机场群起降所有机型中,B777单位LTO循环排放污染物最多,B737最少,B787单位LTO循环排放HC最低.     

北京森林BVOCs排放特征及对区域空气质量的影响

利用林业二类调查蓄积资料,广泛调研植物源挥发性有机物（BVOCs）排放因子的最新研究成果,运用光温影响模型对北京森林BVOCs排放特征进行研究,并分析其对区域空气质量的影响.结果显示,2015年北京森林BVOCs排放量平均值为27.97×10⁹g C/a,变化域值范围为（9.46~76.45）×10⁹g C/a,其中异戊二烯、单萜烯和其他VOCs贡献率分别为75.09%、15.62%和9.29%.不同树种间BVOCs排放量差异较大,杨树和栎树是主要的异戊二烯排放源,贡献率分别为63.16%和25.92%;油松是主要的单萜烯排放源,贡献率为40.90%.不同龄级林对BVOCs排放的贡献不同,中龄林贡献率最大,占总量的39.14%.BVOCs排放呈夏季高、冬季低的特征,春、夏、秋、冬排放量分别占全年的12.55%、77.48%、9.76%和0.21%.BVOCs对O₃生成潜势的贡献量为240.51×10⁹g,其中异戊二烯占92.66%,是主要的贡献者;对二次有机气溶胶（SOA）生成潜势的贡献量为1.73×10⁹g,异戊二烯和单萜烯分别占24.26%和75.73%.研究表明,北京森林BVOCs排放会导致大气年均SOA浓度增加0.94μg/m³,O₃浓度上升9.01μg/m³,特别是对夏季O₃污染具有较大贡献.建议城市绿化时应从有助于空气质量改善的角度考虑树种的VOCs排放能力.     

北京市园林绿地植被挥发性有机物排放的估算

根据北京市2000年城市园林绿化普查结果,对北京市园林绿地植被挥发性有机物(VOCs)的排放情况进行研究,建立了北京市园林绿地天然源VOCs排放清单.结果表明,2000年北京市园林绿地VOCs的年总排放量(以C计)约为3.85万t,其中异戊二烯为3.09万t,单萜烯为0.59万t,其他VOCs(OVOC)为0.16万t.排放具明显的季节依赖性,其中夏季排放量最大,为2.49万t,占全年的64.7%;冬季最少,为0.0086万t,占全年的0.2%.城八区总排放量比远郊区县高,排放量最高的是朝阳区,为1.37万t,占全市的36.0%,其次为海淀、丰台、石景山区,分别占16.2%、13.8%、4.7%.     

基于遥感监测的工地和裸地扬尘排放与管控

以北京市昌平区为研究对象,基于遥感监测并结合排放系数法,分析了工地和裸地扬尘源分布、扬尘排放特征和管控情况.结果表明,不同规模工地总面积相差不大,其中小型工地数量占绝对优势,大、中型工地防尘到位率高于小型工地.与工地相比裸地总面积大、数量多、单位面积小,管控难度相对更大,防尘到位率最低.北七家镇和沙河镇工地面积占全区工地总面积的40%,城市建设由回天地区向北发展.回天地区和与之相邻的沙河镇、北七家镇防尘到位率较高,百善镇、崔村镇及北部的三个山区镇防尘到位率较低.昌平区2021年工地和裸地扬尘TSP排放量分别为48285,2756t,裸地扬尘仅为施工扬尘的6%.与无管控措施的理论值相比,工地和裸地扬尘均减排了25%,其中回天地区工地和裸地扬尘管控成效优于其他地区.本研究将本地化排放模型和遥感解译综合应用于扬尘排放量估算,可以解决采用非本地化排放因子对排放量的低估问题,为促进工地和裸地扬尘测算本地化、提高时空精度和更新效率提供了一种思路.